高性能混凝土浆体在海水环境下的性能研究
发布时间：2021-11-08 03:01
随着海洋建筑工程的蓬勃发展,海水环境对混凝土耐久性的影响日益受到人们的关注。大量的工程实例都说明,普通混凝土无法满足海洋工程中对于耐久性的需要。高性能混凝土拥有较好的耐久性以及较强的对有害离子的抵抗能力,因此被广泛的应用在了海洋工程中。本文研究了高性能混凝土浆体在模拟海洋环境以及海洋环境中不同侵蚀介质作用下抗压强度、膨胀率随龄期的变化规律,以及龄期在1320天时浆体中矿物组成和浆体内部的显微结构,在此基础上探究海洋环境中高性能混凝土受有害离子侵蚀机理与防护措施。获得了如下结论:对于高性能混凝土浆体的抗压强度,龄期1320天时SO42-对浆体表现的侵蚀作用总是大于Cl-;对于纯水泥浆体、掺矿粉浆体、掺硅灰浆体和掺石粉浆体,龄期90天前Cl-表现的侵蚀作用更强。侵蚀离子与水泥水化产物的反应提升了高性能混凝土浆体早期的抗压强度。在龄期1320天时,对于掺石粉浆体的抗压强度,模拟海水对其有最强的侵蚀作用;对于纯水泥浆体、掺粉煤灰浆体、掺矿粉浆体和掺硅灰浆体的抗压强度,MgSO4溶液有最...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海洋工程混凝土的受侵蚀状况
3常见的侵蚀介质有水、碱、酸和盐[24]。在侵蚀介质中的侵蚀主要为以下几类：(1)膨胀性侵蚀[25-26]膨胀性侵蚀是指水泥水化产物与侵蚀离子发生反应，生成体积远大于反应物的膨胀性产物，当膨胀性产物产生的内应力大于孔隙壁所能承受的阈值时，会使得混凝土内部结构被破坏。(2)溶出性侵蚀[27]溶出性侵蚀，指因水泥水化产物在水中溶解、溶出，而导致C-S-H凝胶随之分解，使得混凝土强度大幅降低的侵蚀作用。例如，在碱度较低的环境中，混凝土的渗透性较好，如果此时不断的有水流对混凝土进行冲刷，水泥水化产物将逐渐溶出，使混凝土内部环境失稳，混凝土的各方面性能都逐渐变差。(3)溶解性侵蚀[28-29]混凝土的溶解性侵蚀指的是其部分水化产物与侵蚀离子发生化学反应而溶解的侵蚀作用。比如，当处于酸性环境时，Ca(OH)2被中和反应消耗掉，随着反应的进行，混凝土内部的部分水化产物分解，混凝土的强度大幅下降。图1-2海洋环境下混凝土的受侵蚀示意图对于高性能混凝土而言，海洋环境中有着多种的有害离子，且不同的离子有不同的侵蚀机理，不同有害离子的侵蚀作用也不仅仅是简单的叠加作用，因此，在这样一种复杂的离子环境中，研究单一离子对混凝土的侵蚀作用以及多种离子对混凝土的侵蚀机理十分重要。
41.2.1硫酸盐的侵蚀机理硫盐酸侵蚀是一个复杂且缓慢的过程，混凝土构件浸泡在硫酸盐的溶液中时，最初时表现为表面开始泛白色，并且逐渐出现表面开裂，剥落破坏的现象，如图1-3所示，即为浸泡在一定浓度的硫酸钠溶液中1320天后的高性能混凝土浆体试块。图1-3浸泡在硫酸钠溶液中1320天后的高性能混凝土浆体外界环境中的SO42-扩散到混凝土内部后与水泥水化产物发生反应，生成难溶盐类，这部分盐类产物使混凝土的内部产生膨胀应力，使得混凝土构件的膨胀、开裂和剥落，进而使得混凝土构件失去其强度[30]。如果说混凝土材料处在流动的水域中，侵蚀产物被流水带走，硫酸盐得到补充，那么混凝土构件将会受到更为严重的侵蚀破坏。因为硫酸盐的侵蚀既有物理变化也有化学变化，并且根据硫酸盐侵蚀产生的结晶产物及不同的破坏形式，其腐蚀破坏可以分为以下的几种类型：(1)化学侵蚀①钙矾石结晶侵蚀硫酸盐会与水泥水化产物氢氧化钙反应生成硫酸钙，硫酸钙再与水泥水化产物中的水化铝酸钙或铝酸三钙反应生成钙矾石，简称AFt，这里以Na2SO4溶液为例，反应的化学方程式如下[31-33]：
【参考文献】：
期刊论文
[1]掺粉煤灰混凝土抗海水侵蚀性能的研究[J]. 王倩. 连云港职业技术学院学报. 2018(02)
[2]海工混凝土结构钢筋锈蚀防护研究进展[J]. 廖晓,季涛,李伟华. 混凝土. 2017(03)
[3]沿海普通钢筋混凝土桥梁的腐蚀、防护现状与不锈钢筋应用综述[J]. 李承昌,郑晓华,郭杨,姜博. 公路交通科技(应用技术版). 2017(01)
[4]海洋环境中钢筋混凝土耐腐蚀性能研究[J]. 刘年平,肖博. 混凝土. 2016(06)
[5]不同环境中矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究进展[J]. 刘芳,尤占平,汪海年,盛燕萍. 中国材料进展. 2014(11)
[6]海洋环境下混凝土耐久性研究进展[J]. 龚秀美,邹先杰,刘道斌,郭泽平,付光辉,沈卫国. 新世纪水泥导报. 2014(03)
[7]海洋环境混凝土防腐涂料研究及发展趋势[J]. 康莉萍,孙丛涛,牛荻涛. 混凝土. 2013(04)
[8]石灰石粉混凝土及其硫酸盐侵蚀特性综述[J]. 严军伟,邢婕,李杰,罗宇,刘数华. 混凝土. 2011(08)
[9]Effect of Fly Ash on Frost-Resistance and Chloride Ions Diffusion Properties of Marine Concrete[J]. 杨文武,钱觉时,章一颖. China Ocean Engineering. 2009(02)
[10]氯离子侵蚀混凝土的机理[J]. 蔡路,魏亚兵,陈太林. 河南建材. 2006(06)
博士论文
[1]荷载和环境作用下锈蚀钢筋混凝土柱的力学性能[D]. 李强.浙江大学 2015
[2]基于环境的海工混凝土耐久性试验与寿命预测方法研究[D]. 刘志勇.东南大学 2006
硕士论文
[1]海水环境下玄武岩纤维筋及其增强混凝土梁的耐久性研究[D]. 吕柏行.哈尔滨工业大学 2016
[2]高抗硫酸盐水泥混凝土抗硫酸盐、镁盐双重侵蚀性能研究[D]. 李雷.新疆农业大学 2016
[3]混凝土氯离子侵蚀和碳化试验标准化研究[D]. 王传坤.浙江大学 2010
[4]混凝土抗海水侵蚀试验研究及其抗蚀性能预测[D]. 戈雪良.武汉大学 2005
[5]钢筋混凝土在海水中的腐蚀性能研究[D]. 葛安亮.中国海洋大学 2005
本文编号：3482874
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海洋工程混凝土的受侵蚀状况
3常见的侵蚀介质有水、碱、酸和盐[24]。在侵蚀介质中的侵蚀主要为以下几类：(1)膨胀性侵蚀[25-26]膨胀性侵蚀是指水泥水化产物与侵蚀离子发生反应，生成体积远大于反应物的膨胀性产物，当膨胀性产物产生的内应力大于孔隙壁所能承受的阈值时，会使得混凝土内部结构被破坏。(2)溶出性侵蚀[27]溶出性侵蚀，指因水泥水化产物在水中溶解、溶出，而导致C-S-H凝胶随之分解，使得混凝土强度大幅降低的侵蚀作用。例如，在碱度较低的环境中，混凝土的渗透性较好，如果此时不断的有水流对混凝土进行冲刷，水泥水化产物将逐渐溶出，使混凝土内部环境失稳，混凝土的各方面性能都逐渐变差。(3)溶解性侵蚀[28-29]混凝土的溶解性侵蚀指的是其部分水化产物与侵蚀离子发生化学反应而溶解的侵蚀作用。比如，当处于酸性环境时，Ca(OH)2被中和反应消耗掉，随着反应的进行，混凝土内部的部分水化产物分解，混凝土的强度大幅下降。图1-2海洋环境下混凝土的受侵蚀示意图对于高性能混凝土而言，海洋环境中有着多种的有害离子，且不同的离子有不同的侵蚀机理，不同有害离子的侵蚀作用也不仅仅是简单的叠加作用，因此，在这样一种复杂的离子环境中，研究单一离子对混凝土的侵蚀作用以及多种离子对混凝土的侵蚀机理十分重要。
41.2.1硫酸盐的侵蚀机理硫盐酸侵蚀是一个复杂且缓慢的过程，混凝土构件浸泡在硫酸盐的溶液中时，最初时表现为表面开始泛白色，并且逐渐出现表面开裂，剥落破坏的现象，如图1-3所示，即为浸泡在一定浓度的硫酸钠溶液中1320天后的高性能混凝土浆体试块。图1-3浸泡在硫酸钠溶液中1320天后的高性能混凝土浆体外界环境中的SO42-扩散到混凝土内部后与水泥水化产物发生反应，生成难溶盐类，这部分盐类产物使混凝土的内部产生膨胀应力，使得混凝土构件的膨胀、开裂和剥落，进而使得混凝土构件失去其强度[30]。如果说混凝土材料处在流动的水域中，侵蚀产物被流水带走，硫酸盐得到补充，那么混凝土构件将会受到更为严重的侵蚀破坏。因为硫酸盐的侵蚀既有物理变化也有化学变化，并且根据硫酸盐侵蚀产生的结晶产物及不同的破坏形式，其腐蚀破坏可以分为以下的几种类型：(1)化学侵蚀①钙矾石结晶侵蚀硫酸盐会与水泥水化产物氢氧化钙反应生成硫酸钙，硫酸钙再与水泥水化产物中的水化铝酸钙或铝酸三钙反应生成钙矾石，简称AFt，这里以Na2SO4溶液为例，反应的化学方程式如下[31-33]：
【参考文献】：
期刊论文
[1]掺粉煤灰混凝土抗海水侵蚀性能的研究[J]. 王倩. 连云港职业技术学院学报. 2018(02)
[2]海工混凝土结构钢筋锈蚀防护研究进展[J]. 廖晓,季涛,李伟华. 混凝土. 2017(03)
[3]沿海普通钢筋混凝土桥梁的腐蚀、防护现状与不锈钢筋应用综述[J]. 李承昌,郑晓华,郭杨,姜博. 公路交通科技(应用技术版). 2017(01)
[4]海洋环境中钢筋混凝土耐腐蚀性能研究[J]. 刘年平,肖博. 混凝土. 2016(06)
[5]不同环境中矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究进展[J]. 刘芳,尤占平,汪海年,盛燕萍. 中国材料进展. 2014(11)
[6]海洋环境下混凝土耐久性研究进展[J]. 龚秀美,邹先杰,刘道斌,郭泽平,付光辉,沈卫国. 新世纪水泥导报. 2014(03)
[7]海洋环境混凝土防腐涂料研究及发展趋势[J]. 康莉萍,孙丛涛,牛荻涛. 混凝土. 2013(04)
[8]石灰石粉混凝土及其硫酸盐侵蚀特性综述[J]. 严军伟,邢婕,李杰,罗宇,刘数华. 混凝土. 2011(08)
[9]Effect of Fly Ash on Frost-Resistance and Chloride Ions Diffusion Properties of Marine Concrete[J]. 杨文武,钱觉时,章一颖. China Ocean Engineering. 2009(02)
[10]氯离子侵蚀混凝土的机理[J]. 蔡路,魏亚兵,陈太林. 河南建材. 2006(06)
博士论文
[1]荷载和环境作用下锈蚀钢筋混凝土柱的力学性能[D]. 李强.浙江大学 2015
[2]基于环境的海工混凝土耐久性试验与寿命预测方法研究[D]. 刘志勇.东南大学 2006
硕士论文
[1]海水环境下玄武岩纤维筋及其增强混凝土梁的耐久性研究[D]. 吕柏行.哈尔滨工业大学 2016
[2]高抗硫酸盐水泥混凝土抗硫酸盐、镁盐双重侵蚀性能研究[D]. 李雷.新疆农业大学 2016
[3]混凝土氯离子侵蚀和碳化试验标准化研究[D]. 王传坤.浙江大学 2010
[4]混凝土抗海水侵蚀试验研究及其抗蚀性能预测[D]. 戈雪良.武汉大学 2005
[5]钢筋混凝土在海水中的腐蚀性能研究[D]. 葛安亮.中国海洋大学 2005
本文编号：3482874
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3482874.html
